CA2634967A1

CA2634967A1 - Suspension of turbine engine on aircraft structure

Info

Publication number: CA2634967A1
Application number: CA002634967A
Authority: CA
Inventors: Sebastien Dron; Gilles Lucien Fontenoy; Marc Patrick Tesniere
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: EP2008933B1; JP2009001269A; DE602008002856D1; RU2487820C2; FR2917711B1; JP5438289B2; US20080315064A1; EP2008933A1; FR2917711A1; US8020831B2; CA2634967C; RU2008125774A

Abstract

La présente invention porte sur la suspension d'un turbomoteur à la structure d'un aéronef du type comportant une poutre (2) avec des moyens de fixation à ladite structure et au moins une bielle (4) articulée par une extrémité sur un tourillon (6) solidaire de la poutre et par l'autre sur une ferrure solidaire du turbomoteur. Cette suspension est caractérisée par le fait que le tourillon (6) est monté sur la poutre par l'intermédiaire d'une liaison souple (7), la liaison souple étant constituée de deux cylindres lamifiés (71, 72), élastomère et métal, précontraints.The present invention relates to the suspension of a turbine engine to the structure of an aircraft of the type comprising a beam (2) with fastening means to said structure and at least one connecting rod (4) hinged at one end to a trunnion ( 6) integral with the beam and the other on a fixed fitting of the turbine engine. This suspension is characterized in that the trunnion (6) is mounted on the beam via a flexible connection (7), the flexible connection consisting of two laminated cylinders (71, 72), elastomer and metal, prestressed.

Description

La présente invention concerne la suspension d'un turbomoteur à la structure d'un avion et vise plus particulièrement un moyen atténuateur de vibrations entre le moteur et la structure portante.

Un turbomoteur suspendu par exemple à une aile d'avion par l'intermédiaire d'un pylône comprend un point d'attache à l'avant reprenant les efforts transitant par le carter intermédiaire notamment et une attache arrière au niveau du carter d'échappement. Dans une suspension isostatique, les efforts sont transmis par des bielles convenablement distribuées entre les deux organes de fixation et qui travaillent généralement en traction et en compression. Les bielles sont fixées d'une part à une poutre solidaire de la structure de l'avion et d'autre part à des ferrures du carter du moteur ou directement au carter. Les fixations des bielles à leurs extrémités sont à rotules de façon à ne permettre la transmission d'efforts que le long de leur axe. Les efforts repris par ces organes de fixation sont le couple moteur et les efforts qui s'exercent dans le plan transversal du moteur comme le poids, les efforts latéraux et la poussée du moteur.

Afin de réduire les vibrations induites sur la structure et le bruit en cabine par le fonctionnement du moteur, il est connu d'introduire des moyens isolateurs de vibrations dans les systèmes de fixation. Par exemple, le brevet EP 250659 décrit une suspension d'un turbomoteur à la structure d'un avion incorporant un axe transversal entre une poutre à laquelle le moteur est suspendu par l'intermédiaire de bielles et le pylône sous l'aile de l'avion. L'axe transversal est supporté par une première paire d'isolateurs à ses extrémités travaillant en compression verticale et une seconde paire travaillant en compression transversale. Les deux paires sont indépendantes l'une de l'autre et peuvent avoir des coefficients d'élasticité
différents. Cette solution présente un certain encombrement en hauteur.

D'autres agencements sont connus et sont relativement complexes. Ils sont appliqués généralement aux systèmes de type hyperstatique. Ce type d'accrochage a pour inconvénient principal la non connaissance des efforts transitant dans les pièces à chaque instant. Le dimensionnement des moyens isolateurs dans ce cas est donc plus difficile et incertain.

La présente invention a pour objet la réalisation d'une suspension de turbomoteur dans une structure d'aéronef à la fois de type isostatique et The present invention relates to the suspension of a turbine engine at the structure of an aircraft and is aimed more particularly at a means of attenuating vibrations between the motor and the supporting structure.

A turbine engine suspended for example from an airplane wing by through a pylon includes a point of attachment at the front taking over the efforts passing through the intermediate crankcase in particular and a rear attachment at the exhaust housing. In a suspension isostatic, the forces are transmitted by rods suitably distributed between the two fasteners and working generally in tension and in compression. The connecting rods are fixed part to a beam integral with the structure of the aircraft and secondly to engine case fittings or directly to the crankcase. Fixations of connecting rods at their ends are spherical so as to transmission of forces only along their axis. The efforts taken by these fasteners are the driving torque and the forces exerted the transverse plane of the engine such as weight, lateral forces and engine thrust.

In order to reduce the vibrations induced on the structure and the cabin noise by the operation of the engine, it is known to introduce means vibration isolators in fastening systems. For example, the Patent EP 250659 describes a suspension of a turbine engine to the structure of an airplane incorporating a transverse axis between a beam to which the engine is suspended via connecting rods and the pylon under the wing from the plane. The transverse axis is supported by a first pair insulators at its ends working in vertical compression and a second pair working in transverse compression. The two pairs are independent of each other and may have elasticity coefficients different. This solution has a certain height requirement.

Other arrangements are known and are relatively complex. They are generally applied to hyperstatic type systems. This guy The main drawback is the lack of knowledge of the passing through the rooms at every moment. The sizing of isolating means in this case is therefore more difficult and uncertain.

The present invention relates to the realization of a suspension of turbine engine in an aircraft structure of both isostatic and

2 incorporant un élément souple isolateur de vibrations, l'ensemble devant rester aussi compact que possible.

On parvient à réaliser cet objectif avec une suspension à la structure d'un aéronef comportant une poutre avec des moyens de fixation à ladite structure et au moins une bielle articulée par une extrémité sur un tourillon solidaire de la poutre et par l'autre sur une ferrure solidaire du turbomoteur, caractérisé par le fait que ledit tourillon est monté sur la poutre par l'intermédiaire d'une liaison souple formée de deux cylindres lamifiés, combinant des couches en élastomère et en métal collées entre elles, supportant le tourillon à chaque extrémité.

On limite ainsi la charge sur la liaison à celle exercée par une bielle. Et comme il existe en général plusieurs bielles, on assure de cette façon une répartition des efforts. Par ailleurs cette disposition permet de connaître parfaitement le chemin des efforts et les dimensions des éléments de la liaison souples peuvent être optimisées.

En particulier, les cylindres lamifiés comportent une première armature rigide annulaire solidaire du tourillon, une deuxième armature coaxiale au tourillon et une couche en matière élastomère entre les deux armatures, ladite couche en élastomère étant précontrainte.

Selon un mode de réalisation préféré, la première et la deuxième armatures présentent chacune une surface tronconique de même axe que le tourillon ladite couche précontrainte étant disposée entre les deux surfaces tronconiques.

Plus particulièrement, on obtient un moyen de liaison souple comportant un nombre de pièces réduit et tout en étant très compact avec la première armature rigide d'au moins l'un des deux cylindres lamifiés montés de manière à pouvoir coulisser sur le tourillon, la compression étant obtenue par rapprochement de la première armature vers la deuxième armature.

Avantageusement, les surfaces tronconiques des deux cylindres lamifiés sont symétriques par rapport au plan perpendiculaire au tourillon passant par la bielle, et les deux premières armatures sont montées coulissantes sur le tourillon. Le matériau élastomère est précontraint par rapprochement des deux premières armatures l'une vers l'autre. 2 incorporating a flexible vibration isolator element, the assembly in front of stay as compact as possible.

We achieve this goal with a suspension at the structure of a aircraft having a beam with fastening means to said structure and at least one connecting rod articulated by one end on a trunnion solidary of the beam and the other on a fixed fitting of the turboshaft, characterized in that said pin is mounted on the beam by via a flexible link formed of two laminated rolls, combining layers of elastomer and metal bonded together, supporting the trunnion at each end.

This limits the load on the link to that exerted by a rod. And as there are usually several connecting rods, this way we ensure distribution of efforts. In addition, this provision makes it possible to know perfectly the path of efforts and dimensions of the elements of the Flexible link can be optimized.

In particular, the laminated rolls comprise a first reinforcement rigid annular integral with the journal, a second coaxial reinforcement at trunnion and a layer of elastomeric material between the two frames, said elastomeric layer being prestressed.

According to a preferred embodiment, the first and the second reinforcement each have a frustoconical surface of the same axis as the trunnion said preload layer being disposed between the two surfaces truncated.

More particularly, there is obtained a flexible connection means comprising a number of parts reduced and while being very compact with the first rigid armature of at least one of the two laminated cylinders mounted so as to be able to slide on the trunnion, the compression being obtained by bringing the first armature closer to the second armature.

Advantageously, the frustoconical surfaces of the two laminated cylinders are symmetrical with respect to the plane perpendicular to the passing trunnion by the connecting rod, and the first two frames are mounted sliding on the trunnion. The elastomeric material is prestressed by bringing the first two frames towards each other.

3 On décrit maintenant un mode de réalisation de l'invention, non limitatif en référence aux dessins sur lesquels La figure 1 montre un mode de réalisation d'une suspension conforme à l'invention, vue en perspective, La figure 2 est une vue en coupe selon II II de la suspension de la figure 1, La figure 3 montre une suspension de l'invention en cours de montage.
La suspension de la figure 1 est composée d'une poutre 2 avec une plateforme 21 supérieure dans laquelle ont été percés des orifices pour le passage d'organes de fixation tels que des boulons, non représentés, de la poutre à la structure d'un aéronef. Il peut s'agir pour celle-ci d'un pylône de montage sous l'aile, mais l'invention convient plus généralement à la fixation à toute partie de l'aéronef. Un pion central 23 assure la reprise des efforts de cisaillement.

A cette plateforme sont reliés ici deux bras 25 et 27 disposés en V sur lesquels sont montées les bielles 3, 4 et 5. Celles ci sont articulées sur des tourillons, 6 parallèles entre eux et montés par des liaisons souples dans les bras 25 et 27. La poutre peut être de structure ou géométrie différente ;
celle représentée n'est pas limitative. L'extrémité libre des bielles est percée pour le passage d'un organe de fixation à la ferrure du carter de moteur non représenté. Les bielles sont ici disposées dans le plan transversal par rapport à l'axe du moteur. Elles peuvent être aussi à
proximité de ce plan. Les deux bielles extérieures 3 et 5 sont accrochées à
une bride transversale du carter de manière que les points d'attaches forment un trapèze. En raison des fixations à rotule ces deux bielles transmettent les efforts selon les axes OY et OZ perpendiculaires à l'axe du moteur. La bielle centrale 4 a pour fonction dans cette disposition de transmettre en combinaison avec les autres bielles les efforts liés au couple moteur. L'axe OX sur le repère associé à la figure 1 est l'axe du moteur :
l'axe OZ est l'axe vertical et l'axe OY est transversal. En se reportant à la figure 2, on voit, plus en détail, le montage d'une bielle sur la poutre. Il s'agit de la bielle centrale 4 mais ce montage vaut pour les deux autres bielles 3 et 5. Dans le bras 27 selon ce mode de réalisation, deux logements cylindriques 27A et 27B ont été usinés. Leur axe XX est perpendiculaire au plan formé par les bras 25 et 27. Ces deux logements sont séparés par une fente 27C ouverte du côté opposé à la plate forme 21. La fente sert de 3 An embodiment of the invention, which is not limiting in reference to drawings on which Figure 1 shows an embodiment of a suspension according to the invention, seen in perspective, FIG. 2 is a sectional view according to II II of the suspension of the figure 1, Figure 3 shows a suspension of the invention being mounting.
The suspension of FIG. 1 is composed of a beam 2 with a platform 21 in which holes have been drilled for the passage of fasteners such as bolts, not shown, of the beam to the structure of an aircraft. It can be for this one a pylon under the wing, but the invention is more generally suitable for attachment to any part of the aircraft. A central counter 23 ensures the recovery of shear forces.

At this platform are connected here two arms 25 and 27 arranged in a V on which are mounted the rods 3, 4 and 5. Those are articulated on trunnions, 6 parallel to each other and mounted by flexible links in the arm 25 and 27. The beam may be of different structure or geometry;
that shown is not limiting. The free end of the connecting rods is breakthrough for the passage of a fastener to the casing fitting of motor not shown. The connecting rods are here arranged in the plane transverse to the axis of the motor. They can also be near this plane. The two outer rods 3 and 5 are attached to a transverse flange of the housing so that the points of attachment form a trapeze. Due to the swivel fasteners these two connecting rods transmit the forces along the axes OY and OZ perpendicular to the axis of the engine. The central connecting rod 4 has the function in this arrangement of transmit in combination with the other rods the efforts related to the couple engine. The axis OX on the reference associated with FIG. 1 is the axis of the motor:
the axis OZ is the vertical axis and the axis OY is transverse. Referring to the Figure 2, we see, in more detail, the assembly of a rod on the beam. he this is the central rod 4 but this assembly is valid for the other two rods 3 and 5. In the arm 27 according to this embodiment, two housing cylindrical 27A and 27B have been machined. Their axis XX is perpendicular to plane formed by the arms 25 and 27. These two housings are separated by a 27C slot open on the opposite side to the platform 21. The slot serves as

4 logement à la bielle 4 et sa largeur est suffisante pour en permettre le débattement à l'intérieur. La bielle est articulée sur un tourillon 6 d'axe XX, parallèle à l'axe moteur par l'intermédiaire d'un palier à rotule 46. Ce palier permet à la bielle de se mouvoir autour de l'axe XX principalement et autour de deux autres axes perpendiculaires à l'axe XX ; c'est à dire l'axe transversal YY et l'axe vertical ZZ. Le mouvement est autorisé dans les limites du jeu ménagé entre la bielle 4 et les parois de la fente 27C.
Conformément à l'invention, une liaison souple 7 dont la fonction est d'amortir les vibrations entre la source constituée par le moteur et la poutre, relie le tourillon 6 au bras 27. Cette liaison souple est constituée de deux cylindres lamifiés 71 et 72 comprenant des couches en matériau élastomère alternant avec des couches rigides métalliques. Les éléments cylindriques sont disposés respectivement dans les logements 27A et 27B. Chacun des cylindres 71 et 72 comprend une première armature rigide, métallique notamment, 71A et 72A; une deuxième armature rigide, 71B et 72B
respectivement, et entre les deux des couches en matériau élastomère 71 C, 72C, alternées le cas échéant avec une ou plusieurs couches métalliques 71D, 72D. Le cylindre peut ne comprendre qu'une seule couche élastomère entre les deux armatures, sans couche métallique. Ici on a représenté 3 couches d'élastomère 71C, 72C et deux couches métalliques 71D, 72D.
Toutes les couches adhèrent les unes aux autres. On se réfère par la suite à
la couche élastomère 71 C, 72C. La première armature annulaire est montée sur le tourillon 6 et sa surface extérieure est tronconique d'axe XX. La deuxième armature annulaire est calée par sa surface externe dans le logement 27A et a également une surface tronconique, mais interne. Les deux surfaces coniques sont de même angle au sommet et d'axe XX. Elles ménagent entre elles un espace comblé par la couche d'élastomère.
Conformément à une caractéristique de l'invention, cette couche est précontrainte. Cette caractéristique est obtenue par rapprochement des deux surfaces tronconiques l'une vers l'autre, le long de l'axe XX. Cette compression permet à l'élastomère de ne pas être soumis à une dépression pendant un quelconque déplacement relatif du tourillon par rapport à la poutre le long d'un quelconque des axes XX YY et ZZ.
La forme tronconique a l'avantage de permettre de réaliser la mise sous contrainte aisément. Une forme cylindrique précontrainte, quoique plus difficile à réaliser, serait éventuellement aussi envisageable.

Cette disposition est particulièrement simple à mettre en oeuvre aussi bien sur le plan de la structure que du montage de la suspension. Comme on le voit sur la figure 3, les deux cylindres 71 et 72 se présentent, avant montage, avec leur couche élastomère 71 C 72C non comprimée, les deux 4 housing to the rod 4 and its width is sufficient to allow the travel inside. The connecting rod is articulated on a pin 6 of axis XX, parallel to the motor axis by means of a spherical bearing 46.
bearing allows the connecting rod to move around the XX axis mainly and around two other axes perpendicular to the axis XX; that is to say the transverse axis YY and the vertical axis ZZ. Movement is allowed in the limits of the clearance formed between the connecting rod 4 and the walls of the slot 27C.
According to the invention, a flexible connection 7 whose function is to dampen the vibrations between the source constituted by the motor and the beam, connects the pin 6 to the arm 27. This flexible link consists of two laminated cylinders 71 and 72 comprising layers of elastomeric material alternating with rigid metal layers. The cylindrical elements are respectively disposed in the housing 27A and 27B. Each of the cylinders 71 and 72 comprises a first rigid, metallic frame in particular, 71A and 72A; a second rigid frame, 71B and 72B
respectively, and between the two of the layers of elastomeric material 71 C, 72C, alternating if necessary with one or more metal layers 71D, 72D. The cylinder may comprise only one elastomeric layer between the two frames, without a metallic layer. Here is shown 3 elastomer layers 71C, 72C and two metal layers 71D, 72D.
All layers adhere to each other. We refer later to the elastomer layer 71 C, 72C. The first annular reinforcement is mounted on the trunnion 6 and its outer surface is frustoconical axis XX. The second annular reinforcement is wedged by its external surface in the housing 27A and also has a frustoconical but internal surface. The two conical surfaces have the same angle at the apex and axis XX. They between them a space filled by the elastomer layer.
According to one characteristic of the invention, this layer is prestressing. This characteristic is obtained by bringing the two frustoconical surfaces towards each other, along the axis XX. This compression allows the elastomer to not be subjected to depression during any relative displacement of the pin relative to the beam along any of the XX YY and ZZ axes.
The frustoconical shape has the advantage of making it possible to realize the setting constraint easily. A prestressed cylindrical shape, although more difficult to achieve, could possibly also be considered.

This arrangement is particularly simple to implement as well in terms of the structure as the mounting of the suspension. As we see in Figure 3, the two cylinders 71 and 72 are presented, before assembly, with their uncompressed 71 C 72C elastomer layer, both

5 armatures étant écartées l'une de l'autre axialement en raison de la mobilité
de la première armature qui peut coulisser sur le tourillon. Après avoir mis en place les cylindres lamifiés 71, 72 dans leur logement respectif 27A et 27B, on positionne la bielle dans la fente 27C, puis on introduit le tourillon 6_ d'un côté dans l'armature jusqu'à ce qu'il vienne en butée par un épaulement 61 du tourillon ; on glisse une rondelle 62 à l'autre extrémité
du tourillon qui est filetée. On dispose un écrou 63 sur la partie filetée que l'on serre. La figure 3 montre la pièce assemblée avant serrage. Les deux premières armatures 71A et 72A sont décalées par rapport aux deuxièmes armatures 71B et 72B qui sont calées dans leur logement respectif 27A et 27B. En serrant l'écrou on rapproche les deux rondelles l'une de l'autre qui entraînent les deux premières armatures. Il s'ensuit que la couche élastomère, 71C et 72C entre chaque première et deuxième armature est soumise à une compression axiale.

La solution de l'invention permet de réaliser une liaison souple entre le tourillon et la poutre à travers laquelle cheminent les efforts exercés par la bielle sur le tourillon. 5 armatures being spaced from each other axially due to the mobility the first frame that can slide on the trunnion. After putting in place the laminated cylinders 71, 72 in their respective housing 27A and 27B, the rod is positioned in the slot 27C, then the trunnion is introduced 6_ on one side in the armature until it comes to a stop shoulder 61 of the journal; slide a washer 62 at the other end of the trunnion which is threaded. We have a nut 63 on the threaded part we are shaking. Figure 3 shows the assembled part before tightening. Both first frames 71A and 72A are offset from the second frames 71B and 72B which are wedged in their respective housing 27A and 27B. By tightening the nut we bring the two washers closer to one another lead the first two frames. It follows that the layer elastomer, 71C and 72C between each first and second armature is subjected to axial compression.

The solution of the invention makes it possible to form a flexible connection between the trunnion and the beam through which the efforts exerted by the connecting rod on the trunnion.

Claims

1. Suspension of a turbine engine to the structure of an aircraft comprising a beam (2) with fastening means to said structure and minus one connecting rod (4) hinged at one end to a trunnion (6) solidary of the beam and the other on a fixed fitting of the turbine engine, characterized in that said trunnion (6) is mounted on the beam via a flexible link (7) formed of two cylinders (71, 72) laminated, elastomer and metal, supporting the trunnion (6) at its ends.

2. Suspension according to claim 1, wherein the laminated cylinders comprise a first rigid annular reinforcement (71A, 72A) secured to the journal, a second armature (71B, 72B) likewise axis, and a layer (71C, 72C) of elastomeric material between the two reinforcements, said elastomer layer being prestressed by the two frames (71A, 71B, 72A, 72B).

3. Suspension according to claim 2, the first of which (71A, 72A) and the second (71B, 72B) frames each have a surface truncated cone of the same axis as the trunnion said elastomeric layer (71C, 72C) prestressing being disposed between the two surfaces truncated.

4. Suspension according to claim 3, the first armature (71 A, 72A) of at least one of the laminated cylinders is mounted sliding on the trunnion (6), the prestress being obtained by approaching the first armature (71A, 72A) towards the second armature (71B, 72B).

5. Suspension according to claim 3 or 4, the two cylinders (71, 72) are symmetrical with respect to the plane perpendicular to the trunnion passing through the connecting rod (4).

6. Suspension according to claim 5, the first two of which armatures (71A, 72A) are slidably mounted on the trunnion (6), the elastomeric material being prestressed by the approximation of first two frames towards each other.

7. Turbomotor comprising a suspension according to claims 1 to 6.